Estudo das propriedades ópticas e da condutividade do PEDOT:PSS modificado com nanoestruturas plasmônicas - Pessanha, Pedro Victor Almeida (2018)
O PEDOT:PSS (poli(3,4-etilenodioxitiofeno):poli(estirenossulfonato)) é um polímero condutor da classe dos politiofenos amplamente utilizado como camada aceitadora de lacunas na confecção de dispositivos fotovoltaicos. Neste trabalho estudou-se via espectroscopia Raman ressonante, SERS e de absorção UV-VIS-NIR as propriedades ópticas do PEDOT:PSS puro e na presença de AuNPs. O PEDOT:PSS foi sintetizado por polimerização oxidativa com persulfato de sódio e da mistura de persulfato com sulfato férrico hidratado, seguida de purificação com resina de troca iônica ou diálise em água deionizada. A evolução das sínteses foi monitorada através de espectroscopia UV-VIS-NIR, pela qual evidenciou-se a existência de dois regimes eletrônicos distintos para o processo de síntese do PEDOT:PSS, com uma cinética de reação mais rápida para as sínteses realizadas com a mistura de sais. Os polímeros formados apresentam elevado grau de oxidação, caracterizado pela forte absorção de radiação eletromagnética pelas espécies que contém pólarons em torno de 800 nm e bipólarons em cerca de 950 nm. Verificou-se a eficiência dos métodos de purificação por agitação com resina de troca iônica e diálise em água deionizada. A purificação por diálise mostrou-se distinta da obtida por agitação com resinas de troca iônica, rendendo polímeros menos dopados que aqueles purificados com resinas, o que foi atribuído à reorganização das cadeias do polímero mediante a migração via difusão simples e pressão osmótica de íons pequenos e das menores cadeias de PSS para a solução de alimentação. A evolução do perfil vibracional foi monitorada através da espectroscopia Raman ressonante com comprimento de excitação de 633, 785 e 1064 nm. A variação para região de maior número de onda das bandas atribuídas ao grupo tiofeno, responsável pela alta deslocalização de carga das espécies condutoras, indicou que os polímeros formados possuem alto grau de oxidação, com a existência de dois regimes para a evolução do perfil vibracional. A dopagem que ocorre durante o processo de síntese favorece a formação das espécies mais oxidadas na matriz polimérica, e o processo de purificação do PEDOT:PSS altera a estrutura do polímero. Filmes finos e opacos foram obtidos, e apresentaram resistência de folha comparável àquela obtida com polímeros disponíveis comercialmente. Observou-se ainda, através da espectroscopia SERS de cadeias pequenas de PEDOT:PSS adsorvidas sobre nanopartículas de ouro, com radiação incidente de 1064 e 785 nm, a intensificação de modos vibracionais característicos das espécies oxidadas, mais próximos da superfície metálica, embora não exista evidência de interação específica entre o polímero e as nanoestruturas.